水力发电机组紧急事故停机负荷处理方案分析

2019年3月

水电站机电技术

Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station

Vol.42 No.3Mar.2019

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水力发电机组紧急事故停机负荷处理方案分析

彭德民\\王明军\\刘德龙、陈冲2

(1.北京中水科水电科技开发有限公司，北京100038;2.中国水利水电第/U：程局有限公司，湖南长沙410004)

摘要：一套完善准确的顺序控制流程是水电站水力发电机组安全运行的重要保证。本文阐述了水电站紧急事故 停机判断条件，介绍了紧急事故停机流程设计规范及紧急事故停机流程执行方案，着重对紧急事故停机流程中功 率处理方式的异同进行了分析，并得出机组在紧急停机流程中应进行减负荷操作而非甩负荷操作的结论。

关键词：水力机组;紧急事故停机;负荷

中图分类号：TV736

文献标识码：B

文章编号:1672-5387(2019)03-0019-02

DOI ： 10.13599/j.cnki.ll-5130.2019.03.006

1引言

随着国内水电行业的迅猛发展，水力发电已成 为国家能源组成中不可或缺的重要组成部分。水电 站水力发电机组的安全稳定运行不仅关系到机组自 身的设备安全,更关系到电网的稳定和电厂运行维 护人员的人身安全。机组在运行过程中由于设备自 身问题、设备老化、设备非正常工况运行或运行人员 误操作均会导致机组故障、机组事故的发生。为防 止发生重大的水电站事故，采取适当的安全技术措 施，保证水力发电机组的安全稳定运行，是水电厂设 计、建设及运行维护过程中的重中之重。

在机组事故或机组故障情况下如何避免事故进 一步扩大，确保机组在较短的时间内切除事故点并 停运至安全状态是每一个水电设计关注的重点。在 机组顺序控制中，紧急停机回路作为其重要组成部 分，是机组发生事故时安全可靠停机的重要保证，机 组紧急停机回路是水电站监控设计中一个十分重要

的环节W。国内各水电站在机组紧急事故停机流程 处理上大致相同，但在流程中的机组负荷处理方式 却不尽相同。有些电厂采用直接甩负荷的方式进行 处理，有些电站采用减负荷再解列的方式进行处理， 本文针对上述2种处理方式阐述了自身观点，供其 他人员参考。

2机组紧急停机流程触发条件、设计规范及

国内常规处理方法

水力机组紧急停机信号主要包括:机组二级电 气过速信号、机组机械过速信号、机组紧急停机按钮 动作、调速器紧急停机按钮动作、水淹厂房紧急停机 信号、快速门下滑至事故位置及机组一级电气过速 时调速器主配压阀拒动等信号。上述任一事故信号 动作均应触发机组紧急事故停机流程。

NBT35004-2013水力发电厂自动化设计技术 规范对机组发生紧急事故停机时机组停机流程进行 了说明。机组发生过速等事故时，紧急停机的过程 为:转速升至第一上限且调速器主配压阀拒动时启 动过速限制器(如果未设过速限制器,则直接关闭快 速事故闸门或进水阀)。若转速升至第二上限，则关 闭快速事故闸门或进水阀。在机组发出的功率减至 接近零时，跳闸、灭磁、停机[2]。

国内水电厂在机组紧急事故停机过程中负荷处 理上主要有2种方式(图1、图2)。图1所示机组在 发生紧急事故停机后，机组同时下发跳发电机出口 断路器开关、调速器紧急停机、调速器事故停机及关

闭进水口事故门命令。在上述执行过程中,机组直

收稿日期：2018-11-25

作者简介：彭德民(1985-),男，工程师，从事水电站计算机监控系 统现地控制单元设试工作。

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水电姑机电技术第42卷

接甩掉所带负荷，同时切断机组水源,在机组与电网 断开且机组导叶关闭后退出励磁系统，投入机械制 动系统后退出油、气、水系统;图2所示机组在发生 紧急事故停机后，机组首先下发调速器紧急停机、调 速器事故停机及关闭进水口事故门命令。机组所带 功率小于设定值或导叶关闭至空载位置以下时下发 跳发电机出口断路器开关命令。在上述执行过程中， 首先切断机组水源，待机组功率降到设定值时再与 电网断开,后续过程与图1 一致。

c机组I

运行）

<紧急事故停机启动源>分发电机出口开关

调速器紧急停机投入 调速器事故停机投入 ~远程关闭进水口事故门

I

~

停励磁系统

I

~

投入机械制动

I

停油、气、I 水系统

~

〔流程结束）

图1紧急停机流程甩负荷运行方式

(机组I

运行）

<紧急事故停机启动源>调速器紧急停机投入 调速器事故停机投入 远程关闭进水口事故门/机组有功功率〈限定值\\ \\〇R导叶空载位置以下/

分发电机出口开关

I

~

停励磁系统

I

投人机械制动

~

I停油、气、I 水系统

~

〔流程结束）

图2紧急停机流程减负荷运行方式

3紧急事故停机过程中负荷处理方式分析

机组紧急事故停机触发条件包括人工干预因

素、水淹厂房、闸门事故及机组过速等。造成上述事 故原因主要划分为机组电气事故和机组机械事故。

当机组发生电气事故时，电气事故会在极短时 间内对机组造成巨大伤害，为防止事故扩大，需将机 组与系统迅速解列，同时由于电气事故多半会破坏

逆变灭磁的投入条件，故需要跳发电机灭磁开关[1]。 此时，机组继电保护系统迅速动作，实现机组与系统 的电气隔离。作为机组电气事故的后备系统，监控 系统同时启动电气事故停机流程并迅速动作跳开机 组出口断路器开关。机组甩负荷造成机组二级电气 过速情况出现时，机组紧急停机流程启动。上述情 况下，机组紧急停机流程采用图2所示的流程尽快 切断机组水源将机组停下即可。

当机组发生机械事故时,调速器故障会导致机 组短时间内转速升髙，当机组转速超过限定值时触 发机组紧急停机流程。上述事故发生时，机组无电 气事故，从而不需要机组与系统立即实现电气隔离， 避免机组过速成为事故处理的主要矛盾。快速切断 机组水源就成为机组紧急停机流程的关键操作，此 时应立即动作调速器紧急停机电磁阀及事故停机电 磁阀并关闭机组进水口闸门。机组是否与电网解列 并不影响机组水源供应，因此当机组负荷接近为零 或导叶处于空载位置以下时再执行跳发电机出口断 路器操作，使机组与电网断开，并不会产生事故的扩 大。如果机组紧急停机过程中切断水源与跳发电机 出口断路器同时进行，机组快速甩负荷首先会对电 网造成大功率突变的冲击，同时会造成机组本身的 过速或加剧过速过程，上述操作不仅影响电网的安 全稳定运行，更会给机组带来大的损坏。综上，采用 图2所示的操作流程相对于图1所示的操作流程在 安全性上更高。

4结论

结合机组紧急事故停机条件，紧急停机流程执 行方案及其结果，本文认为机组在紧急停机过程中 应按规范执行，切断机组水源后检测机组负荷，待机 组负荷小于设定值时再跳发电机出口断路器。7JC力 机组事故种类繁多，机械事故、电气事故、紧急事故 均会对机组安全运行带来影响，流程设计工作者应 充分考虑每种事故触发条件,综合分析不同的控制 流程对机组运行造成的影响，最终制定合理可行的 控制流程方案，保证机组安全稳定运行。

参考文献：

[1] 李婷，李颖.大中型水电站紧急停机保护设计〇].水电厂

自动化，2010(1).

[2] NB/T 35004-2013水力发电厂自动化设计技术规范[S].

北京：中国电力出版社,2013.